LAZER IŞIGI KIRINIMI METODLARIYLA TANE

Transkript

1 Madencilik, Cilt 48, Sayt 4, Sayfa 3-18, Ara/tk 2009 Vo/.48, No.4, pp 3-18, Oecember 2009 X-IŞINI SEDiMANTASYONU VE LAZER IŞIGI KIRINIMI METODLARIYLA TANE iriligi ANALiZi: GENEL ilkeler VE FARKLI KARAKTERDEKi iki KiL NUMUNESiYLE ELDE EDiLEN SONUÇLARININ TARTIŞILMASI Particle Size Analysis with X-ray Sedimentation and Laser Light Diffraction Methods: General Discussion of Results Obtained From Two Clay Samples Having Different Characteristics Geliş (received) 30 Haziran (June) 2009; Kabul (accepted) 01 Eylül (September) 2009 Haluk ÇELiK(*) ÖZET Temel fiziksel özelliklerden biri olan tane büyüklüğü dağılımının tam olarak belirlenmesi birçok endüstri için zorunlu hale gelmiştir. Eleme, sedimantasyon; ışık, lazer ışığı, X-ışınları ile etkileşim vb. gibi çeşitli teknikler tane boyutunun belirlenmesinde uygulanmaktadır. Bu çalışmada, killerin tane boyutu dağılımlarının belirlenmesinde sıkça kullanılan X-ışını sedimantasyonu ve lazer ışığı kırınıını yöntemlerinin genel prensipleri ve önemli hususları ele alınmıştır. Sonrasında, ayrı özelliklere sahip iki kil numunesinin bu iki yöntemle saptanan tane boyutu dağılımları sonuçları tartışmaya açılmıştır. Çalışmada lazer ışığı kırınıını yöntemine göre X-ışını sedimantasyonu yöntemiyle kil fraksiyonundaki (<2 ı-.ım) malzeme miktarı, Afyon kilinde %15,2, istanbul kilinde ise %57,2 oranında fazla hesaplandığı belirlenmiştir. Yapılan istatistiki değerlendirmeler her iki yöntemin tekrarlanabilir sonuçlar verdiğini göstermiştir. Bu iki yöntem ile belirlenen oldukça farklı tane iriliği dağılımının sonuca olan etkisi, killerin granülometriksınıflandırmasının yapıldığı Winckler's diyagramındaki konumlarının değerlendirilmesiyle açıkça gösterilmiştir. Anahtar sözcükler: Tane Boyutu Analizi, X-ışını Sedimantasyonu, Lazer lşığı Kırınıını ABSTRACT Accurately determining particle size distribution has become essential in many industries, as it is a one of the fundamental physical characteristics. The various techniques employed in particle size determination include sieving, sedimentation, interaction with light, laser light, X-rays, ete. In this study, general principles and important subjects of X-ray sedimentation and laser light diffraction methods for determination of particle size distribution of clays are considered. Then, results of particle size distribution oftwo different clays samples obtained with these two methods are discussed. In this study, it was found out that the amount of material in clay fraction (<2 ı-.ım) determined by X-ray sedimentation method was overestimated by 15.2% for Afyon clay, and 57.2% for Istanbul clay when compared with the results of laser light diffraction method. The statistical assessments pointed out that both methods gave repeatable results. The effects of particle size distribution determined from these methods on results were demonstrated clearly by means of the evaluation of the granulometric classification of the studied clays according to the position on Winckler's diagram. Keywords: Particle Size Analysis, X-ray Sedimentation, Laser Light Diffraction (*) Yard.Doç.Dr., Uşak Üniversitesi, Güzel Sanatlar Fak., Seramik Böl., Bir Eylül Kampüsü, UŞAK, haluk.celik@usak.edu.tr

2 1. GiRiŞ Başta madencilik, seramik, çimento, kimya, gıda vb. sanayi kollarında olmak üzere birçok sektör için ham maddelerin, nihai ürünün veya prosesin belirli aşamalarında oluşan ürünlerin tane boyutunun ve tane boyut dağılımının tespiti önem arz etmektedir. Proseslerde kullanılan malzemelerin tane boyut dağılımının yeterli kontrolünün yapılmaması veya uygun olmayan boyut analiz yönteminin kullanımı ile ortaya çıkan yanıltıcı veriler, nihai ürün kalitesini olumsuz etkilediği gibi, yüksek atık oluşumu ve ekonomik kayıplar vb. gibi olumsuz sonuçlar doğurabilmektedir. Günümüzde tane boyut dağılımının belirlenmesinde 400 farklı yöntemin olduğu bilinmektedir (Ryzak vd, 2007). Tane boyutu hesabında kullanılan yöntemler; doğrudan ölçüm metotları (cetvel, mikroskop gibi), eleme, elütrasyon yöntemleri, sedimanıasyon (yerçekimi etkisinde, santrifüj kuweti etkisinde), radyasyon ile etkileşim (ışık, lazer ışığı, x-ışınları, nötronlar), elektriksel direnç özelliği, optik özellikler, gaz adsorpsiyonu ve geçirgenlik olmak üzere gruplara ayrılabilir (Loveland ve Whalley, 2001). Malzemelerin farklı karakteristik özelliklerine bağlı olarak farklı tane boyutu ölçüm tekniklerinin kullanıldığı cihazlar ve bu cihaziarın ölçüm prensipleri literatürde ayrıntılı bir şekilde anlatılmaktadır (Saklar vd, 2000; Jillavenkatesa vd, 2001; Loveland ve Whalley, 2001; Alien, 1997; Syvitski, 2007; Bunville, 1984). Yöntemler aynı malzemenin farklı özelliklerine bağlı olarak ölçümgerçekleştirdiğinden, herhangi birmetodun doğru sonucu gösterdiğini söylemek tartışılabilir (Goossens, 2008). Tane boyut dağılımı sonuçlarındaki farklılıklardan dolayı, literatürde farklı ölçüm teknikleri kullanılarak (Andreasen pipeti, hidrometre, lazer ışığı kırınımı, elektriksel direnç, optik metotlar, yaş eleme gibi) çeşitli malzemelerin boyut dağılımlarının belirlendiği ve karşılaştırılmasının yapıldığı çalışmalar bulunurken (Orhan vd, 2004; Eshel vd, 2004; Cramp vd, 1997; Ryzak vd, 2007; Konert ve Vandenberghe, 1997; Dalkey ve Leecaster, 2009; Surman vd, 2001; Goossens, 2008; Knosche vd, 1997; Lehmann vd, 2004), lazer ışığı kırınımı ve X-ışını sedimanıasyon yönteminin karşılaştırıldığı çalışma sayısı sınırlıdır (McCave vd, 2006; Goossens, 2008; Bianchi vd, 1991). Pabst ve diğ. (2007), çalışmalarının bir bölümünde 3 tabakalı bir kil minerali olan pirofillitin tane iriliği ve şekil karakterizasyonunu araştırmışlar, lazer ışığı yöntemi ile belirlenen d 50 değerinin (5.76ı-.ım) sedimanıasyon yöntemine (4.27ı-.ım) göre daha iri olduğunu saptamışlardır. Amerika Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsünce (NIST) yayımlanan tane boyutu karakterizasyonu ile ilgili el kitabında; eleme, sedimentasyon, mikroskop ve lazer ışığı kırınımı metotları karşılaştırılmış, her bir yöntemin eşsiz bazı üstünlükleri, sınırlamaları ve hata kaynakları olduğu vurgulanmıştır (Jillavenkatesa, 2001). Bütün tane boyutlandırma tekniklerinin hedefi üç boyutlu tanelerin boyutlarını tek bir rakam ile ifade etmektir. En uygun analiz yönteminin seçilmesi tane boyutunun tam olarak belirlenmesinin anahtarı durumundadır. Bilindiği üzere tanelerin çoğunun şekli; küre, küp vb. gibi çapları veya belirli boyutlarının bilinmesi ile büyüklükleri hakkında tam olarak fikir sahibi olunan düzenli geometrik şekiliere sahip değildir. Bu tanelerin büyüklükleri için; belirli birortamda aynı davranışı (ışığı kırma açısı benzerliği, terminal çökme hızı benzerliği gibi) gösteren aynı malzemenin küre olan tanesinin çapı anlamına gelen "eş küre çapı" tanımı yapılmaktadır. Eleme tane boyutunun belirlenmesinde kullanılan en eski yöntemlerden biridir ve günümüzde de oldukça geniş bir aralıkta (125 mm-20 ı-.ım) kullanılmaktadır (Jillavenkatesa, 2001). Eleme yönteminin üstünlüğü; uygulamasının basit oluşuna, ucuz olmasına, sonuçlarının güvenilirliğinin yüksek oluşuna ve uygulanmasında diğer yöntemlere göre teknik uzmanlık gerektirmemesine dayanmaktadır (Jillavenkatesa, 2001; Alien, 1997; Syvitski, 2007). Tane boyu analizinde esas problem standart laboratuar elekleri ile inilemeyecek boyutların analizinin, mevcut yöntemlerden hangisi ile yapılacağıdır. Mevcut yöntemler kendi içerisinde tekrarlanabilir sonuçlar vermesine rağmen, birbirleri arasında farklılıklar olmaktadır. Ayrıca, farklı yöntemlerin kullandığı fiziksel temelden kaynaklanan avantaj ve dezavantajlar da bulunmaktadır (Saklar vd, 2000). Tane boyut analizinde kullanılacak olan yöntemin seçiminden önce, cihazda ölçümün bağlı olduğu modelin, yani cihazın tanelerin hangi karakteristik özelliğini ölçtüğünün ve bu ölçümün tane boyu ile nasıl bir ilişkisi olduğunun tam olarak anlaşılması gerekmektedir (Webb, 2004a; Webb, 2004b). 4

3

4 açıdan yöntem, tanelerin ağırlığını esas alan pipet, hidrometre, X-ışınları sedimantasyonu yöntemlerine göre farklılık göstermektedir. Bu cihaziarda He-Ne lazeri (A=0.63ı-.ım) en iyi duraylılığı verdiğinden tercih edilmektedir (Rawle, 1993). Lazer kırınımı tekniğinde, ölçümü yapılan tane ile eş kırma modeli gösteren küresel bir tanenin çapı belirlenmekte ve belirlenen çap ölçümü yapılan tanenin çapı olarak kabul edilmektedir. Lazer yönteminde eş ışın kırma özelliği gösteren farklı boyutlardaki tanelerden eş hacimli olanları gruplandırılır. Belirli bir boyuttaki tanelerin hacimsel olarak yüzde değerleri belirlenir. Eğer tane yoğunluğu bütün taneler için aynı ise hacim verilerinden kütlesel dağılım oranları hesaplanır (Anon (b), 2009). Lazer cihaziarında farklı sayıda dedektör kullanılarak farklı ölçüm aralıklarında analiz yapılabilmektedir. Örneğin Fritsch A22 cihazında 31 dedektörle SOı-.ım aralığında, Malvern Master Sizer E cihazı 32 dedektörle ı-.ım aralığında, CoulterLS 100 cihazı ile 72 dedektörle ı-.ım aralığında, Coulter LS 230 cihazı ile 116 dedektör ve aşırı ince tanelerin ölçümü için ilave 6 polarize ışın dedektörü ile ı-.ım aralığında ölçüm yapılabilmektedir (Burman vd, 2001). Lazer kırınımı yönteminde tane boyut dağılımı, numunenin kırınım modelinin matematiksel bağıntılar kullanarak uygun bir optik model ile karşılaştırılmasıilehesaplanmaktadır.geleneksel olarak Fraunhofer Yaklaşımı ve Mie Teorisi olmak üzere iki farklı model kullanılmaktadır (Anon (b), 2009). Bu iki modelin teorisi ve karşılaştırılması kaynaklarda detaylı bir şekilde yapılmış olup (Özer ve Orhan, 2007; Saklar vd, 2000; Anon (a), 2009; Jillavenkatesa vd, 2001; Alien, 1997; Syvitski, 2007; Boer vd, 1987), bu çalışmada bunun üzerinde durulmamıştır. Konert ve Vandenberghe (1997) kırınım modelinin tane boyutu dağılımına dönüşümünde Fraunhofer Teorisinin kullanımının küresel olmayan kil taneleri için uygun olduğunu ve bu iki teorinin hesaplama şeklini karşılaştırdıklarında, çok ince boyutlardaki malzeme miktarının Mie Teorisi kullanıldığında diğerine göre daha az oranlarda hesaplandığını belirtmektedirler. Diğer yandan Fraunhofer Teorisinin kil boyutundaki (<2ı-.ım) fraksiyonun hesaplanmasında yeterli doğru sonuçları vermediği belirtilmektedir (Eshel vd, 2004; Boer vd, 1987). Çeşitli yazarlar lazer kırınımı yönteminin kil tanelerinin miktarını, pipet yöntemi ile hesaplanan miktara göre %20-70 oranında daha düşük gösterdiğini belirtmektedirler (Loizeau vd, 1994; McCave vd, 1986). Bir tanecikten kırılan ışın, merceğe ulaşmadan başka bir tane veya taneler ile karşılaşıp tekrar tekrar kırınıma uğrayabilir. Tane boyu dağılımının hesabında hataya sebep olan bu olaya çoklu kırınım denir. Lazer kırınım cihaziarında karşılaşılan bu sorunun aşılabilmesi ıçın, deney sırasında hacimsel numune derişiminin minimum bir değerde tutulması gerekir (Saklar vd, 2000). Merkezi dedektör ile Lambert-Beer yasası kullanılarak (Saklar vd, 2000) numunenin hacimsel derişimi deney süresince sürekli kontrol edilir. Bu yöntemle çoklu kırınırnın önüne geçilemese de (Nascimento vd, 1997), belli bir oranda tutulması sağlanmaktadır (Rawle, 1993). 2.2 X-lşını Sedimantasyonu Sedimanıasyon yöntemleri, genel olarak katı tanelerin sıvı veya gaz bir ortam içerisinde yerçekimi kuwetinin etkisiyle çökelmeleri esasına dayanır. Akışkan bir ortam içerisinde bulunan hafif veya küçük boyutlu taneler, kendilerinden daha iri veya daha ağır olan tanelere göre daha yavaş çökelir. Dolayısıyla, tanelerin akışkan ortam içerisindeki çökelme hızları bunların irilikleri hakkında bilgi verir (Saklar vd, 2000). Sedimanıasyon analizinin temelini oluşturan bu düşünce 1850'1i yılarda George Gabriel Stokes tarafından ortaya atılarak incelenmiş ve tane çapları ile çökme hızları arasında bir ilişki olduğu matematiksel olarak ifade edilmiştir (Webb, 2004b). Bazı kabullerin yapılması ile ortaya atılan bu ifadeye literatürde Stokes Kanunu adı verilmekte olup, kanun sadece tek bir kürenin su içinde çökmesini inceleyip bunu geneliernektedir (Orhan vd, 2004). Sedimanıasyon yöntemlerinde, çökelme hızı ve tane çapını ilişkilendiren Stokes Eşitliği (Eşitlik 1) kullanılarak, tanelerin çökelme hızlarından tane boyu hesap edilir. Stokes Yasasına göre, küresel bir tanenin sıcaklığı sabit olan bir sıvı içersindeki terminal çökme hızı, tanenin çapının karesi ile doğru orantılıdır. Küresel olmayan taneler için, aynı malzemenin aynı hızda çöken küresel bir tanesinin çapı (eş küre çapı) ölçülmektedir. 6

5 (1) V d g tane yo unlu 2 3 unlu 3 2

6 2004b). Yerçekimi kuweti etkisinde çökme prensibine dayalı tane boyut dağılımı ölçümünde en yaygın kullanılan cihaz Micromeritics firmasının ürettiği SediGraph serisi cihaziardır (Bunville, 1984). Bu cihaziarda sedimanıasyon hücresinin alttan üste taranması ile hızlı çökelen tanelerin ölçümü yapılırken, aynı zamanda çok yavaş çöken taneler için gerekli olan ölçüm zamanı da kısaltılmaktadır (Anon (b), 2009). SediGraph metodu yerçekimi kuwetine bağlı çökelme ve düşük enerjili X-ışınları absorpsiyonu olmak üzere iki iyi bilinen ve anlaşılmış fiziksel olgu temeline bağlıdır (Webb, 2004a). Süspansiyon haldeki tanelerin çökme hızları; zamana bağlı olarak elde edilen çöken malzemenin miktarının belirlenmesi veya zamana bağlı olarak süspansiyonda kalan tanelerin konsantrasyonlarının ölçülmesi gibi iki farklı şeklinde belirlenmektedir. Sonraki yaklaşım matematiksel olarak tercih edilmekte ve Micromeritics firmasınca cihaziarda uygulanmaktadır (Webb, 2009). Düşük enerjili X-ışınlarının geçirim miktarı süspansiyondaki katı konsantrasyonuna bağlıdır ve Beer-Lambert Bouguer yasası ile her bir tane sınıfı için kütlesel konsantrasyon miktarı hesaplanmaktadır (Anon (b), 2009). Uzun çökme zamanına önlem olarak, numuneleri içeren hazne, X-ışınlarına göreceli olarak aşağı yönde hareket etmektedir (Webb, 2009). SediGraph yönteminde numune haznesine gönderilen X-ışıniarı ile sıvı ortam içinde bulunan tanelerin kütle konsantrasyonu ölçülür. Numune cihaza verilmeden önce numune haznesinde bulunan sıvının boş halde şiddeti (intensity) ölçülür (ImaJCihazda sıvının sirkülasyonu devam ederken, numune cihazın haznesine eklenir ve homojen bir süspansiyon elde edilineeye kadar karıştırılır. X-ışınları katı numune tanecikleri tarafından absarbe edileceğinden, hazneden geçirilen X-ışınları şiddetinde boş ölçüme göre azalma gerçekleşir. Cihazda dolaştırılan süspansiyon homojen olduğundan, verilen X-ışınları şiddeti sabit bir değere ulaşır (Imin). Daha sonra karışımın akışı durdurularak homojen süspansiyon çökelmeye başlar. Bu arada hazneden geçirilen X-ışınları şiddeti ölçülür. Sedimanıasyon işlemi süresince, ilk olarak en iri taneler ölçüm zonunun altına çöker ve her kütle ölçümü arta kalan ince tanelerin kümülatif kütle fraksiyonunu verir. Sonrasında dereceli olarak ince ve daha ince taneler çökmekte, bütün taneler bu zonun altına geçerken en sonunda ölçüm zonunda temiz sıvı kalmaktadır. Bu nedenle, ortama verilen X-ışınları şiddeti Imin'dan lmax'a ulaşır. Bu iki uç değer arasında geçirilen şiddet (/ ) bağıntısıyla ifade edilmektedir (Webb, 2004a). 1 Mt ölçüm zonundaki tanelerin t zamanındaki (2) kütle fraksiyonu, k ise X-ışınları absorbsiyonunu etkileyen diğer değişkenleri birleşik olarak ifade etmektedir. Eşitlikten görüldüğü üzere, ölçüm zonundaki tanecik kütle fraksiyonu sıfıra eşit olduğunda 1 lmax'a eşit olmaktadır. Akış kesildikten 1 sonraki diğer bütün "1" değerleri cihaz tarafından otamatik olarak okunmaktadır (Webb, 2004a). Sıvı ve tane yoğunluğu, sıvının viskozilesi cihaz tarafından ölçüldüğünden, Stokes Kanunu uyarınca tanelerin çökme hızları ve buradan da tane boyu hesaplanmaktadır. Numune haznesinin en üst kısmı ve kütle ölçümünün yapıldığı zon arasındaki mesafe (1) ve geçen zaman (t) cihaz tarafından hesaplanarak çökme hızı (v=l/t) belirlenmektedir. Çökme hızı her bir kütle ölçümü için yapılmaktadır. 3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 3.1 Malzeme Araştırma kapsamında iscehisar-afyon Bölgesi ve Şiie-istanbul Bölgesi olmak üzere iki bölgeye ait kil numuneleri kullanılmıştır. Numunelerin mineralojik bileşimi Rigaku marka Rint-2200 model X-Ray Difraktometre (XRD) cihazı ile (Cu-Ka, , 2 /dk) belirlenmiş olup, sonuçlar Şekil 2. ve 3.'de verilmiştir. Tüvenan kil numuneleri için yapılan XRD çekimleri sonucunda kuvars fazının çok baskın olması, kil minerallerinin net olarak pik vermemesine neden olmuştur. Malzeme su içinde tamamen açılana kadar karıştırılmış, daha sonra numunelerin iri fraksiyonlarının çökmesi için bekletilmiştir. Kilin su içinde süspansiyon halinde kalan ve çökmeyen kil fraksiyonu olarak tanımlanan -2 ı-.ım'luk kısım vakumlama ile alınmış ve santrifüjleme işlemi ile sudan ayrılmıştır. Santrifüjle ayrılan katı kısım etüvde 80 oc'de kurululduktan sonra XRD çekimi yapılmıştır. Şekil2.'den görüldüğü üzereafyon kili mineralojik olarak illit, montmorillonit ve kaolinit kil mineralleri 8

7 ek 2. seeh sar-afyon k ne a t XRO graf. ek 3. e- stanbu k ne a t XRO graf.

8 Çizelge 1. Kil Numunelerinin Kimyasal Analizleri Si0 2 Al Fe Ti0 2 Ca0 Mg0 Na 2 0 K 2 0 S0 3 P K.K % Afyon 77,66 13,76 1,04 0,06 0,17 0,17 0,10 4,01 0,23 2,80 100,00 stanbul 55,85 26,46 3,23 1,21 0,34 0,58 0,11 2,00 0,22 0,12 10,00 100,00 ekil 4. stanbul kilinin 6000x ve 24000x büyütmeli SEM görüntüsü. ekil 5. Afyon kilinin 6000x ve 24000x büyütmeli SEM görüntüsü.

9 s c s D o o9 o

10 a

11 ekil 8. Numunelerin X e. ki y Belirlenen F B D Or ISSS* m ri Kum nce Kum * Kil D

12 N <125 F T D,78 19,87, 4,28 2-,31 58,97, 13, <2,91 21, 47, 81,,, s o s s D K ) X, 1, 5,,,,274 5, %,,1812 3,4472,,, % 5,24 5,72,89,59 5,87 <5 <3 <5

13 ek 10. Numune er n m fraks yonunun k yöntem e be r enen küreye e de er tane r da.

14 kuvars ve feldspattan (orthoklas) oluşurken, istanbul kili 3 farklı kil minerali ve kuvarstan oluşmaktadır. Bu minerallerin farklı özgül ağırlık değerlerine sahip olduğu ve sedimanıasyon yönteminde tek bir değerin küreye eş tane çapının hesabında kullanıldığı düşünülürse, X-ışını sedimantasyonu için buradan bir takım hataların oluşması kaçınılmaz durumdadır. Sedimanıasyon yönteminin, çökelme sırasında tanelerin birbirlerinden etkilenmeyerek bağımsız olarak çöktüğü, tanelerin çökmesi sırasında süspansiyonda meydana gelen hareketlerin laminar akım şartlarında olduğu gibi bir takım ön kabullere bağlı olması da, yöntem ile alınan sonuçların tartışılmasına sebep olan hususlar olarak görülmektedir. Deneysel çalışmada kullanılan kil numunelerinin SEM görüntülerinden de görüldüğü gibi, kil minerallerinin tane şekilleri genellikle disk, yaprak şeklindedir. Bu özellik çalışmada kullanılan her iki tane boyut dağılımı analiz yöntemi için bir takım dezavantajlar oluşturmaktadır. Lazer ışığı kırınımı yöntemi, taneleri iki boyutlu objeler olarak görmekte ve görülen kesit alana bağlı olarak eş değer alana sahip kürenin çapı, tane çapı olarak belirlenmektedir. Disk şeklindeki tanenin yan kesit alanı lazer ışığı tarafından görülüp, kırınıma uğradığında tane boyutunun düşük hesaplanması kaçınılmaz olacaktır. X-ışını sedimantasyonunda ise sıvı ortam içinde çökmekte olan disk şeklindeki taneye etki eden karşı kuwetler artmakta, bunun sonucunda da tanenin çökmezamanının yükselmesi, ince boyut fraksiyonunun fazla hesaplanmasına neden olmaktadır. Nitekim çalışmada kil boyutundaki malzeme miktarı (<2 ı-.ım) lazer yöntemine göre sedimanıasyon metoduyla Afyon kilinde %15,2, istanbul kilinde ise %57,2 oranında fazla hesaplanmaktadır. Her iki yöntem daha dar olan 0-125ı-.ımfraksiyonunda karşılaştırıldığında ise kil fraksiyonu X-ışıniarı sedimantasyonu yöntemiyle Afyon kili için %30,5, istanbul kilinde ise %60,8 oranında daha fazla hesaplanmaktadır. SEM görüntülerinden görüldüğü üzere istanbul kilinde disk, yaprak şeklindeki kil fazı miktarı Afyon kiline göre daha fazladır ve bu durum kil fraksiyonunun istanbul kilinde X-ışını sedimantasyonu yöntemiyle çok daha fazla oranlarda hesaplanmasına neden olmaktadır. Yöntemlerin tutarlılıklarının saptanması amacıyla gerçekleştirilen istatistiki değerlendirme, her iki tane boyut analizi metodunun kendi içinde tekrarlanabilir sonuçlar verdiğini ve sonuçların oldukça güvenilir olduğunu ortaya koymuştur. Çalışma kapsamında araştırılan yöntemler aynı malzemenin farklı özelliklerine bağlı olarak ölçüm gerçekleştirdiğinden (lazer yöntemi: tane ile eş kırınım modeli gösteren, eş değer alana sahip kürenin çapı; sedimanıasyon yöntemi: tane ile eş çöken kürenin çapı), hangi metot ile belirlenen tane boyut dağılımının doğru sonucu gösterdiğini ve değerlendirmeye alınması gerektiğini söylemek tartışılabilir. Ancak, her ne kadar <38ı-.ım fraksiyonundaki malzeme miktarını elekanalizi ile saptanan ve iki yöntemle hesaplanan miktarlar ile karşılaştırıp, doğru sonuç veren yöntemi kesin olarak belirlemek yanlış değerlendirmeye neden olabilirse de, bir fikir vermesi açısından incelendiğinde X-ışını sedimantasyonu yöntemiyle belirlenen oranların elek analizi yöntemine daha yakın değerler verdiği görülmüştür. Yeterli sayıda tanenin doğrudan gözlenip, referans daireler veya ölçekler yardımıyla boyutlandırılarak doğrudan tane sayımı esasına dayanan (mikroskop gibi) ve bu konuda diğer yöntemlere göre daha fazla uzmanlık gerektiren metotlarla da boyut dağılımı analizi yapılması, doğru yöntemin ve malzemenin doğru boyut dağılımının belirlenmesine katkı sağlayacaktır. KAYNAKLAR Alien T., 1997; "Particle size measurement", Volume:1; Powder Sampling and Particle Size Measurement, 5th Edition, Chapman and Hall publication. Anon (a) 2009; "Laser diffraction:millennium-link for particle size analysis", com/laserdiffraction/publications/ld_2000_ milleniumlink.pdf Anon (b) 2009; "Particle size analysis", Anon (c) 2009; "International Soil Science Society", Anon (d) 1999; Particle size analysis: Laser diffraction methods. Part 1. General principles. International Organization for Standardization. ıso : catalogue_detail.htm?csnumber=

15 Bianchi, G.G., Hall, I.R., McCave, I.N., and Joseph, L., 1991; "Measurement of the sortable silt current speed Proxy using the SediGraph 5100 and Coulter Multisizer lle:precision and accuracy", Sedimentology, 46, Boer de G.B.J., De Weerd C., Thoenes, D., and Goossens, H.W.J., 1987; "Laser diffraction spectrometry: Fraunhofer versus Mie scattering", Particle Characterization, 4, Bowen, P., and Schellhammer, M. 2002; "Particle size measurement of ceramic powders:a practical approach from 0.1 to 400 microns", Key Engineering Materials, 206(2), Bunville, L.G. 1984; "Chapter:1 Commercial instrumentation for particle size analysis", in Modern Methods of Particle SizeAnalysis, Wileylnterscience publication, edited by Barth, H.G. Burman, P., Pape, Th., Reijneveld, J.A., de Jong, F., and van Gelder, E., 2001; "Laser-diffraction and pipette-method grain sizing of Dutch sediments: correlations for fine fractions of marine, fluvial, and loess samples", Netherlands J. Of Geosciences, 80(2), Cramp, A., Lee, S.V., Herniman, J., Hiscott, R.N., Manley, P.L., Piper, D.J.W., Deptuck, M., Johnston, S.K., and Black, K.S., 1997; "lnterlaboratory comparisian of sediment grainsizing techniques:data from amazan fan upper levee complex sediments", proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results, Flood, R.D., Piper, D.J.W., Klaus, A., and Peterson, L.C. (Eds.) Dalkey, A., and Leecaster, M.K., 2009; "Comparision of sediment grain size analysis among two methods and three instruments using environmental samples", ftp://ftp.sccwrp. org/pub/download/documents/annuaireport s/1999annua1report/28_ar26.pdf Eshel, G., Levy, G.J., Mingelgrin, U., and Singer M.J., 2004; "Critica! evaluation of the use of laser diffraction for particle-size distribution analysis", Soil Science Society of America, 68, Goossens, D., 2008; "Techniques to measure grain-size distributions of loamy sediment: A comparative study of ten instruments for wet analysis", Sedimentology, 55, Jillavenkatesa, A., Dapkunas, S.J., and Lum, L.S.H., 2001; "Particle size characterization, Nationalinstitute of Standards and Technology", NIST Recommended Practice Guide, No:960-1 Ketler, TA., Doran, J.W. and Gilbert, TL., 2001; "Simplified method for soil particlesize determination to accompany soil-quality analyses", Soil Science Society of America, 65, Konert, M., and Vandenberghe, J., 1997; "Comparision of laser grain size analysis with pipette and sieve analysis: a solution for the underestimation of the clay fraction", Sedimentology, 44, Knosche, C., Friedrich, H., and Stintz, M., 1997; "Determination of particle size distribution and electrokinetic properties with the Acoustosizer in comparisian with other methods", Particle and Particle Systems Characterization, Lehmann, M., Berthold, C., Pabst, W., Gregorova, E., and Nickel, K.G., 2004; "Particle size and shape characterization of kaolins-comparision of settling methods and laser diffraction", Key Engineering Materials, , Loizeau, J.L., Arbouille, D., Santiago, S., and Vernet, J.P., 1994; "Evaluation of a wide range laser diffraction grain size analyzer for use with sediments", Sedimentology, 41, Loveland, P.J. and Whalley, W.R., 2001; "Particle size analysis, in Soil and Environmental Analysis:Physical Methods", II.Editions, edited by Smith, K.A., and Mullins, C.E., CRC publication. McCave, I.N., Bryant, R.J., Cook, H.F., and Caughanowr, C.A., 1986; "Evaluation of a laser diffraction size analyzer for use with natural sediments", J. of Sedim. Petrol., 56, McCave, N., Hall, I.R., and Bianchi, G.G., 2006; "Laser vs. velocity differences in silt grainsize measurements:estimation of palaeocurrent vigour'', Sedimentology, 53, Monterio, S.N. and Vieira, C.M.F. 2004; "lnfluence of firing temperature on the ceramic properties of clays from Campas dos Goytacazes, Brazil", Applied Clay Science, 27,

16 Nascimento, C.A.O., Guardani, R., and Giulietti, M., 1997; "Use of neuralnetworksin the analysis of particle size distributions by laser diffraction", Powder Technology, 90, Orhan, M., Özer, M. ve Işık, N.S. 2004; "incetaneli zeminierin gronülometrisinin belirlenmesinde kullanılan sedimanıasyon ve lazer difraksiyon metodlarının irdelenmesi", Gazi Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Dergisi, 17(2), Özer, M. ve Orhan, M. 2007; "Lazer kırınım yöntemiyle zeminierin tane büyüklüğü dağılımının belirlenmesi: genel ilkeler ve örnek hazırlama yöntemi", Gazi Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Dergisi, 22(2), Pabst, Willi, Berthold, C., and Gregorova, E., 2007; "Size and shape characterization of oblate and prolate particles", J. Of the European Ceramic Society, 27, University publication Webb, P.A. 2004a; "The perseverance of the sedigraph method of particle sizing", micromeritics.com/repository/files/sedigraph_ method.pdf Webb, P.A. 2004b; "Sizing Particles with X-ray sedimentation", Articles/Cover_Story/f a- 6ac701OVgnVCM1OOOOOf932a8cO_. Webb, P.A., 2009; "Modern methods of particle characterization", pdf Pye, K., and Blott, S.J., 2004; "Particle size analysis ofsediments, soil and related particulate materials for forensic purposes using laser granulometry", Forensic Science International, 144, Rawle, A. 1993, "The basic principles of particle size analysis, application note MRK038", Malvern lnstruments, Malvern, UK, Ryzak, M., Bieganowski, A., and Walczak, R.T., 2007; "Application of laser diffraction method for determination of particle size distribution of grey-brown podzolic soil", Res. Agr. Eng., 5(31), Saklar, S., Bayraklar, i. ve Öner, M., 2000; "ince tane boyu analizinde kullanılan yöntemler", Madencilik, 39(2), Souza, G.P., Sanchez, R., and Holanda, J.N.F., 2002; "Characteristics and physical-mechanical properties offired kaolinitic materials", Ceramica, 48(306), Strickland, M.L. 2006; "Characterizing particles"; Story/4e21794e OVgnVCM100000f932 a8c0_ Syvitski, P.M., 2007; "Principles, Methods and Application of Particle Size Analysis", Cambridge 18